JP5037145B2 - カラーフィルタ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、カラーフィルタ製造方法に係り、より詳細には、色特性を向上させることができるカラーフィルタ製造方法に関する。

従来、ＴＶ及びコンピュータの情報を表示するためにＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）モニタが主に使われてきたが、最近では、画面の大型化にともなって、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、及び電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）のような平板ディスプレイ装置が使われている。このような平板ディスプレイ装置のうち、消費電力が少なく、コンピュータモニタ、ノート型パーソナルコンピュータなどに主に使われるＬＣＤが脚光を浴びている。

このようなＬＣＤは、液晶層によって変調された白色光を通過させて所望の色相の画像を形成するカラーフィルタを備える。カラーフィルタは、透明な基板上に複数の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のピクセルが所定形態に配列された構造を有する。カラーフィルタを製造する方法として、従来には染色法（ｄｙｅｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）、顔料分散法（ｐｉｇｍｅｎｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）、印刷法（ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）、電着法（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）などが使用されていた。しかし、このようなカラーフィルタの製造方法では、各色相のピクセル別に所定の工程を繰り返さなければならないため、製造工程の効率が低下し、製造コストが増加するという問題点があった。

したがって、最近では製造工程を単純化させ、製造コストも低減できるインクジェット方式を利用したカラーフィルタの製造方法が提案されている。インクジェット方式を利用したカラーフィルタの製造方法は、インクジェットヘッドのノズルを通じて所定色相、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）のインク滴を基板上のピクセルの内部に吐出させることでカラーフィルタを製造する。

図１Ａ及び図１Ｂには、インクジェット方式を利用してカラーフィルタを製造する従来の方法が開示されている。まず、図１Ａを参照して説明すると、インクジェットヘッド（図示せず）のノズルから所定色相のインク液滴を基板１０上のブラックマトリックス２０によって区画されたピクセルの内部に吐出させると、ピクセルの内部は、液状インク層３０で充填される。次に、図１Ａに示す液状インク層３０を乾燥させると、図１Ｂに示すように、ピクセルの内部には所定色相の乾燥されたインク層３１が形成される。

米国特許出願公開第２００３／００３０７１５号明細書 米国特許第６６２７３６４号明細書 米国特許第６３１２９７１号明細書

しかし、上記のようなカラーフィルタの製造方法では、液状インク層３０を乾燥する過程でブラックマトリックス２０の性質、インクの特性、乾燥速度などによって、ピクセルの内部で多様な物質流動が発生するため、ピクセルの内部に形成される乾燥されたインク層３１の厚さは、図１Ｂに示すように非常に不均一になる。また、カラーフィルタのピクセル位置によって乾燥条件も異なるため、ピクセル内に形成される乾燥されたインク層３１の形状も互いに異なる。このように、ピクセル内の乾燥されたインク層３１の厚さが不均一になると、ピクセルから光が漏れる現象（光漏れ現象）や画像に染みが生じる現象が引き起こされて、カラーフィルタの色特性が低下する。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ピクセル内に充填されたインク層の厚さを均一にしてカラーフィルタの色特性を向上させることが可能な、新規かつ改良されたカラーフィルタ製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、基板上に複数のピクセルを形成するブラックマトリックスを形成する段階と、ピクセルの内部に液状のインク層を形成した後、液状のインク層を乾燥させる段階と、乾燥されたインク層の表面が流動性を有するように、乾燥されたインク層の表面に溶媒蒸気を浸透させる段階と、流動性を有するインク層の表面を乾燥させる段階と、を含むカラーフィルタ製造方法が提供される。

ここで、溶媒蒸気で充填されたチャンバ内に乾燥されたインク層を配置することによって、乾燥されたインク層の表面に溶媒蒸気を浸透させるようにしてもよい。

また、溶媒は、乾燥されたインク層に対して溶解性のある物質からなるものであってもよい。また、ブラックマトリックスに対して親和性のある物質からなるものである。

また、溶媒の表面張力は、０．０１Ｎ／ｍ〜０．０８Ｎ／ｍであってもよい。

また、溶媒は、ＤＰＭＡ、ＰＧＭＥＡ、酢酸エチル、及びアセトンからなる群から選択される少なくとも一つからなるものであってもよい。

また、上記基板は、透明基板であってもよい。

また、ブラックマトリックスを形成する段階は、基板の上面に所定の厚さの遮光層を形成する段階と、遮光層をパターニングして基板上にピクセルを形成する段階と、を含んでもよい。

また、液状のインク層は、インクジェットプリンティング方式によってピクセルの内部に形成されるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、ピクセル内に充填されたインク層の厚さを均一にしてカラーフィルタの色特性を向上させることができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、本発明の一実施形態にかかるカラーフィルタ製造方法について説明する。

図２Ａ〜図２Ｆは、本発明の実施形態によるカラーフィルタの製造方法を説明するための断面図である。

まず、図２Ａに示すように、基板１１０上にブラックマトリックス１２０を形成する。基板１１０は、透明な基板であって、ガラス基板またはプラスチック基板であってもよい。ブラックマトリックス１２０は、基板１１０上に遮光層を形成した後、これをフォトリソグラフィ工程によってパターニングすることで形成することができる。具体的には、基板１１０上に液状の遮光物質をスピンコーティング、ダイコーティング、ディップコーティングのような方法で塗布した後、これをソフトベーキングして遮光層を形成する。次いで、遮光層を露光現像してパターニングした後、パターニングされた遮光層をハードベーキングすると、ブラックマトリックス１２０が完成する。ここで、ブラックマトリックス１２０は、例えば、高さが約１．５μｍであり、幅は、約３０μｍであってもよい。このようにして完成されたブラックマトリックス１２０によって、基板１１０上には複数のピクセル１５０が形成される。

次いで、図２Ｂに示すように、ピクセル１５０の内部に液状インク層１３０を形成する。液状インク層１３０は、インクジェットプリンティング方式によって形成されることが望ましい。この場合、液状インク層１３０は、インクジェットヘッド（図示せず）のノズルから所定色相のインク液滴をピクセル１５０の内部に吐出させることによって形成されることができる。

次いで、図２Ｃに示すように、ピクセル１５０の内部に充填された液状インク層１３０を乾燥させる。この過程で、ピクセル１５０の内部では乾燥速度などが変わることによって物質流動が発生し、その結果、ピクセル１５０の内部には、図２Ｃに示すように、不均一な厚さを有する乾燥されたインク層１３１が形成される。また、ピクセル１５０の位置によって乾燥条件も異なるため、ピクセル１５０内に形成される乾燥されたインク層１３１の形状も互いに異なる。

次いで、図２Ｄに示すように、上述したのような不均一な厚さを有する乾燥されたインク層１３１が形成された基板１１０を溶媒蒸気１７０で充填されたチャンバ１６０内に入れる。本実施形態において、溶媒蒸気１７０として用いられる溶媒は、乾燥されたインク層１３１に対して溶解性のある物質からなることが望ましい。例えば、溶媒は、ＤＰＭＡ（Ｄｉ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ Ｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ Ａｃｅｔａｔｅ）、ＰＧＭＥＡ（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ Ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌ Ｅｔｈｅｒ Ａｃｅｔａｔｅ）、酢酸エチル、及びアセトンからなる群から選択された少なくとも一つからなりうる。一方、本発明にかかるカラーフィルタ製造方法において用いられる溶媒は、上述した物質以外の他の物質からなるものであってもよい。

上述のように、溶媒蒸気１７０で充填されたチャンバ１６０内に乾燥されたインク層１３１が形成された基板１１０を入れると、溶媒蒸気１７０は、乾燥されたインク層１３１の表面に浸透してインク層１３１の表面を溶解させる。これにより、乾燥されたインク層１３１の表面は、流動性を有するようになる。次いで、流動性を有する乾燥されたインク層１３２の表面は、表面エネルギーと重力とによって安定した形態に再形成される。これにより、図２Ｅに示すように、表面に流動性を有するインク層１３２が、ピクセル１５０の内部に均一な形状をなして形成される。この過程で形成されるインク層１３２の形状は、用いられる溶媒の表面張力によって異なる。本実施形態においては、約０．０１Ｎ／ｍ〜０．０８Ｎ／ｍ程度の表面張力を有する溶媒が用いられてもよい。さらに、上記溶媒は、ブラックマトリックス１２０に対して親和性のある物質、すなわち、ブラックマトリックス１２０に対して接触角の小さな物質からなることが望ましい。一方、チャンバ１６０内に充填される溶媒蒸気１７０の圧力、処理時間などは、インク層１３２を均一な形状に形成するために最適化されることができる。

最後に、流動性の表面を有する均一な形状のインク層１３２を乾燥させる。この過程では、吸収される溶媒の量がごく少なく、非常に短時間に乾燥が行われるので、物質流動による厚さ変化はほとんど発生しない。したがって、ピクセル１５０の内部には、図２Ｆに示すように、均一な厚さを有するインク層１３３が形成される。

図３は、従来のカラーフィルタの製造方法によって製造されたカラーフィルタを示す写真であり、図４は、本発明にかかるカラーフィルタ製造方法によって製造されたカラーフィルタを示す写真である。図３及び図４に示すように、従来のカラーフィルタの製造方法によって製造されたカラーフィルタでは、ピクセルの内部にインク層が不均一な厚さに形成されているが、本発明にかかるカラーフィルタ製造方法によって製造されたカラーフィルタでは、ピクセルの内部にインク層が比較的均一な厚さに形成されていることが分かる。

以上説明したように、本発明にかかるカラーフィルタ製造方法によれば、乾燥されたインク層の表面に溶媒蒸気を浸透させて溶解させた後、これをさらに乾燥させることによって、カラーフィルタのピクセルの内部に均一な厚さを有するインク層を形成することができる。これにより、従来の問題点である光漏れ現象や染み現象が減少し、その結果、カラーフィルタの色特性が向上する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、ＬＣＤ分野に主に使われるカラーフィルタの製造方法について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）の製造時にインクジェット方式を利用して有機発光層を形成する場合や、有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の製造時にインクジェット方式を利用して有機半導体物質を形成する場合にも同様に適用可能である。

本発明は、ＬＣＤ関連の技術分野に好適に用いられる。

従来のカラーフィルタの製造方法を説明するための図面である。 従来のカラーフィルタの製造方法を説明するための図面である。 本発明の一実施形態にかかるカラーフィルタ製造方法を説明するための断面図である。 同実施形態にかかるカラーフィルタ製造方法を説明するための断面図である。 同実施形態にかかるカラーフィルタ製造方法を説明するための断面図である。 同実施形態にかかるカラーフィルタ製造方法を説明するための断面図である。 同実施形態にかかるカラーフィルタ製造方法を説明するための断面図である。 同実施形態にかかるカラーフィルタ製造方法を説明するための断面図である。 従来のカラーフィルタの製造方法によって製造されたカラーフィルタを示す写真である。 本発明の実施形態によるカラーフィルタの製造方法によって製造されたカラーフィルタを示す写真である。

符号の説明

１１０ 基板
１２０ ブラックマトリックス
１３０、１３１、１３２、１３３ インク層
１５０ ピクセル
１６０ チャンバ
１７０ 溶媒蒸気

Claims (8)

1. 基板上に複数のピクセルを形成するブラックマトリックスを形成する段階と、
   前記ピクセルの内部に液状のインク層を形成した後、前記液状のインク層を乾燥させる段階と、
   前記乾燥されたインク層の表面が流動性を有するように、前記乾燥されたインク層の表面に溶媒蒸気を浸透させる段階と、
   流動性を有する前記インク層の表面を乾燥させる段階と、
   を含み、
   前記溶媒は、前記ブラックマトリックスに対して親和性のある物質からなることを特徴とする、カラーフィルタ製造方法。
2. 前記溶媒蒸気で充填されたチャンバ内に前記乾燥されたインク層を配置することによって、前記乾燥されたインク層の表面に前記溶媒蒸気を浸透させることを特徴とする、請求項１に記載のカラーフィルタ製造方法。
3. 前記溶媒は、前記乾燥されたインク層に対して溶解性のある物質からなることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法。
4. 前記溶媒の表面張力は、０．０１Ｎ／ｍ〜０．０８Ｎ／ｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法。
5. 前記溶媒は、ＤＰＭＡ、ＰＧＭＥＡ、酢酸エチル、及びアセトンからなる群から選択される少なくとも一つからなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法。
6. 前記基板は、透明基板であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法。
7. 前記ブラックマトリックスを形成する段階は、
   前記基板の上面に所定の厚さの遮光層を形成する段階と、
   前記遮光層をパターニングして前記基板上に前記ピクセルを形成する段階と、
   を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法。
8. 前記液状のインク層は、インクジェットプリンティング方式によって前記ピクセルの内部に形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のカラーフィルタ製造方法。